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DE3715353A1 - Shaft bearing with water lubrication - Google Patents

Shaft bearing with water lubrication

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DE3715353A1
DE3715353A1 DE19873715353 DE3715353A DE3715353A1 DE 3715353 A1 DE3715353 A1 DE 3715353A1 DE 19873715353 DE19873715353 DE 19873715353 DE 3715353 A DE3715353 A DE 3715353A DE 3715353 A1 DE3715353 A1 DE 3715353A1
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groove
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Abstract

The invention relates to a shaft bearing with water lubrication which has, exclusively in the region of the equatorial plane of its cross-section, lubricating grooves of preferably V-shaped cross-section running through in the axial direction. The bearing according to the invention is characterised in that it makes possible low-wear and low-noise running of the shaft even at extremely low speeds.

Description

Die Erfindung betrifft ein Wellenlager mit Wasserschmierung gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.The invention relates to a shaft bearing with water lubrication according to the Preamble of claim 1.

Derartige Lager, die sich seit vielen Jahren aufgrund ihrer hervor­ ragenden Verschleißfestigkeit und ausgezeichneten Laufeigenschaften - insbesondere für die Lagerung der Antriebswellen von Schiffsschrauben und Vertikalpumpen - bewährt haben, sind z. B. aus der DE-PS 4 93 304 sowie dem DE-GM 17 58 846 bekannt. Ihre Funktionsweise beruht darauf, daß die rotierende Welle aus dem die Nuten in axialer Richtung durch­ strömenden Wasser ständig einen sie ringsum umgebenden Wasserfilm bildet, der sie trägt und auf dem sie mit geringsten Reibungswider­ ständen gleitet. Diese Funktionsweise setzt offensichtlich eine be­ stimmte Mindest-Umfangsgeschwindigkeit der Welle voraus, unterhalb derer der Wasserfilm abreißt und schädliche Mischreibungseffekte auf­ treten. Wegen der dabei entstehenden, die Lebensdauer der Lager herab­ setzenden hohen Reibung am Gummimantel und einer - insbesondere durch schwankende Reibungsmomente auftretenden - intensiven Geräuschentwick­ lung wurde bisher für wassergeschmierte Gummi-Wellenlager eine Um­ fangsgeschwindigkeit der Welle von mindestens 0,25 m/s vorgeschrieben.Such camps, which have stood out for many years due to their excellent wear resistance and excellent running properties - especially for the storage of the propeller shafts of propellers and vertical pumps - have proven, for. B. from DE-PS 4 93 304 and the DE-GM 17 58 846 known. How it works is based on that the rotating shaft from which the grooves through in the axial direction flowing water constantly around them a film of water forms who carries them and on which they with the least frictional resistance stands glides. This mode of operation obviously uses a agreed minimum circumferential speed of the shaft below which the water film tears off and harmful mixed friction effects to step. Because of the resulting, the life of the bearings is reduced setting high friction on the rubber jacket and one - in particular fluctuating moments of friction occurring - intense noise So far, water has been used for water-lubricated rubber shaft bearings initial speed of the shaft of at least 0.25 m / s prescribed.

Da der Bereich unterhalb dieses Grenzwertes bei jedem An- und Auslauf­ vorgang durchfahren werden muß und außerdem die Forderung bestand - z. B. bei Schiffsantrieben zur Realisierung niedriger Fahrgeschwindig­ keiten - die Wellendrehzahl weit absenken zu können, stellt sich die Aufgabe, ein Gummi-Wellenlager aufzuzeigen, das auch bei extrem nie­ drigen Drehzahlen verschleiß- und geräuschfrei mit hydrodynamischer Schmierung arbeitet.Because the range below this limit with every start and stop operation must be carried out and there was also a requirement - e.g. B. in ship drives to realize low driving speed speed - to be able to lower the shaft speed far The task is to demonstrate a rubber shaft bearing that never extremely  other speeds wear and noise free with hydrodynamic Lubrication works.

Diese Aufgabe konnte gemäß der vorliegenden Erfindung durch ein Lager gelöst werden, das die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale aufweist, das also - im Gegensatz zu den bisher bekannten Lagern dieser Art, bei denen auf dem gesamten Umfang des Gummimantels eine Vielzahl von Schmiernuten in äquidistanter Anord­ nung vorgesehen war - ausschließlich im Bereich der Äquatorial-Ebene des Lagerquerschnitts Schmiernuten besitzt, während die übrigen Berei­ che des Gummimantels glattflächig ohne Nuten ausgebildet sind. In einer bevorzugten Ausführungsform weist der Gummimantel beiderseits der Welle nur je eine Nut auf. Der Querschnitt der Nuten ist vorzugsweise im we­ sentlichen V-förmig ausgebildet. Zur Optimierung des Wasserdurchlaufes, sowohl in axialer Richtung als auch zur Bildung des die Welle tragen­ den Wasserfilmes in tangentialer Richtung, hat es sich als zweckmäßig erwiesen, den Nutenquerschnitt so zu gestalten, daß die Flankenflächen der Nuten vom Nutengrund bis zu einer Höhe, die 60 bis 70% - vorzugs­ weise ca. 65% - der Nutentiefe beträgt, einen Winkel von 55 bis 65° - vorzugsweise ca. 60° - und oberhalb der besagten Höhe einen etwa dop­ pelt so großen Winkel einschließen.According to the present invention, this object was achieved by a bearing to be solved, which in the characterizing part of claim 1 Features specified, that is - in contrast to the previously known bearings of this type, in which on the entire scope of the Rubber jacket a variety of lubrication grooves in an equidistant arrangement was planned - only in the area of the equatorial level of the bearing cross-section has lubrication grooves, while the rest of the area surface of the rubber jacket are smooth without grooves. In a preferred embodiment has the rubber jacket on both sides of the shaft only one groove each. The cross section of the grooves is preferably in white substantial V-shaped. To optimize the water flow, wear both in the axial direction and to form the shaft the water film in the tangential direction, it has proven to be useful proven to design the groove cross-section so that the flank surfaces of the grooves from the bottom of the groove to a height that is 60 to 70% - preferred about 65% - the groove depth is an angle of 55 to 65 ° - preferably about 60 ° - and about a dop above said height include such a large angle.

In Abkehr von der bisherigen Lehrmeinung, aufgrund derer es als not­ wendig angesehen wurde, Schmiernuten über den gesamten Lagerquer­ schnitt äquidistant zu verteilen und insbesondere unterhalb der Welle zur Erzeugung des tragenden Wasserfilmes Schmiernuten vorzusehen, be­ schränkt die vorliegende Erfindung die Anbringung der Nuten zum einen örtlich auf dem Bereich seitlich der Welle und zum anderen zahlenmäßig auf vorzugsweise nur je eine Nut beiderseits der Welle. Überraschender­ weise zeigte sich, daß durch diese Maßnahme die eingangs genannte mini­ male Umfangsgeschwindigkeit der Welle von 0,25 m/s, bei der durch ein­ wandfreie Wasserschmierung der verschleiß- und geräuscharme Rundlauf der Welle sichergestellt ist, auf weniger als 1/5 dieses Wertes redu­ ziert werden kann.In deviation from the previous doctrine, on the basis of which it was considered necessary to distribute lubrication grooves equidistantly over the entire bearing cross section and, in particular, to provide lubrication grooves below the shaft for producing the load-bearing water film, the present invention limits the application of the grooves locally on the area to the side of the shaft and on the other hand, numerically, preferably only one groove on each side of the shaft. Surprisingly, that by this measure, the aforementioned minimal circumferential speed of the shaft of 0.25 m / s, in which through a wall-free water lubrication of the wear and noise runout of the shaft is ensured to be less than 1/5 of this value was found can be reduced.

Die Zeichnung veranschaulicht die vorliegende Erfindung anhand eines schematisch dargestellten Ausführungsbeispiels. The drawing illustrates the present invention based on a schematically illustrated embodiment.  

Das dargestellte erfindungsgemäße wassergeschmierte Wellenlager weist eine formsteife Hülse 3 auf, die im allgemeinen aus korrosionsbestän­ digem Metall besteht, für spezielle Anwendungsfälle aber auch aus einem anderen Werkstoff, wie beispielsweise Kunststoff oder Hartgummi angefertigt sein kann. Mit der Innenfläche dieser Hülse 3 ist der Gummimantel 2 - insbesondere durch Aufvulkanisieren - festhaftend ver­ bunden, der die Welle 1 mit einem Lagerspiel, das im allgemeinen 0,3 bis 0,4% des Wellendurchmessers beträgt, umgibt. In der Äquatorial- Ebene A des Lagerquerschnitts weist der Gummimantel 2 beiderseits der Welle 1 je eine Nut 2.1 und 2.2 auf, die im Betrieb von Wasser durch­ strömt werden und aus denen die rotierende Welle 1 an ihrem Umfang in Drehrichtung Wasser mitnimmt, das sich durch die Drehbewegung der Welle keilartig unter diese schiebt und den umlaufenden Ringspalt 4 bildet und ausfüllt, wobei es ein die Welle 1 ringsum tragendes Was­ serpolster bildet. Die Flankenflächen der Nuten 2.1 und 2.2 bilden miteinander bis zur Höhe H, die vorzugsweise ca. 65% der gesamten Nuttiefe T beträgt, einen Winkel W 1 von vorzugsweise ca. 60° und oberhalb der Höhe H einen Winkel W 2 von vorzugsweise ca. 120°. Diese besondere Kontur der Nutenflanken trägt entscheidend zu dem besonders guten An- und Auslauf-Verhalten des erfindungsgemäßen Lagers bei, da sie bei Beginn der Drehbewegung der Welle die Bildung des sich zwi­ schen Welle und Gummimantel schiebenden Wasserkeiles begünstigt.The illustrated water-lubricated shaft bearing according to the invention has a dimensionally stable sleeve 3 , which generally consists of corrosion-resistant metal, but can also be made of another material, such as plastic or hard rubber, for special applications. With the inner surface of this sleeve 3 , the rubber jacket 2 - in particular by vulcanization - firmly bonded ver, which surrounds the shaft 1 with a bearing clearance, which is generally 0.3 to 0.4% of the shaft diameter. In the equatorial plane A of the bearing cross-section, the rubber jacket 2 has a groove 2.1 and 2.2 on both sides of the shaft 1 , which are flowed through during the operation of water and from which the rotating shaft 1 takes along its circumference in the direction of rotation water that is carried through the rotary motion of the shaft pushes like a wedge under it and forms and fills the circumferential annular gap 4 , wherein it forms a shaft pad which supports the shaft 1 all around. The flank surfaces of the grooves 2.1 and 2.2 form an angle W 1 of preferably approximately 60 ° with one another up to the height H , which is preferably approximately 65% of the total groove depth T and above the height H an angle W 2 of preferably approximately 120 °. This special contour of the groove flanks makes a decisive contribution to the particularly good starting and stopping behavior of the bearing according to the invention, since it favors the formation of the water wedge sliding between the shaft and the rubber jacket when the shaft begins to rotate.

Da die erfindungsgemäße Anordnung und Form der Schmiernuten die all­ gemeinen Gebrauchseigenschaften des Lagers im Vergleich zu herkömm­ lichen Wellenlagern dieser Art in keiner Weise negativ beeinflußt, so daß deren geringe Lagerreibung, hohe Belastbarkeit und Unempfind­ lichkeit gegenüber abrasiven Medien und Schmutzwasser in vollem Um­ fang erhalten bleiben, eröffnet die vorliegende Erfindung neue, bis­ her nicht zugängliche Anwendungsbereiche für den Einsatz wasserge­ schmierter Wellenlager.Since the arrangement and shape of the lubrication grooves according to the invention the all general usage characteristics of the bearing compared to conventional Liche shaft bearings of this type in no way adversely affected so that their low bearing friction, high resilience and insensitivity Ability to abrasive media and dirty water in full are retained, the present invention opens up new ones Areas of application not available for the use of water lubricated shaft bearing.

Claims (6)

1. Wellenlager mit Wasserschmierung, das einen die Welle mit Abstand umgebenden und von einer formsteifen Hülse festhaftenden umfaßten Gummimantel aufweist, in dessen innerer Oberfläche in axialer Richtung durchlaufende, mit Wasser durchströmbare, in Richtung der Welle offene Nuten angebracht sind, dadurch gekenn­ zeichnet, daß ausschließlich im Bereich der Äquatorial- Ebene (A) des Lagerquerschnitts Nuten (2.1, 2.2) angeordnet sind und die übrigen Bereiche des Gummimantels (2) keine Nuten aufwei­ sen.1. shaft bearing with water lubrication, which has a surrounding the shaft at a distance and adhered by a rigid sleeve encompassed rubber jacket, in the inner surface of which in the axial direction continuous, water- flowable, open in the direction of the shaft are attached grooves, characterized in that grooves ( 2.1, 2.2 ) are arranged only in the area of the equatorial plane (A) of the bearing cross-section and the other areas of the rubber jacket ( 2 ) have no grooves. 2. Wellenlager nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gum­ mimantel (2) in der Äquatorial-Ebene (A) beiderseits der Welle (1) je eine Nut (2.1, 2.2) aufweist.2. Shaft bearing according to claim 1, characterized in that the gum mimantel ( 2 ) in the equatorial plane (A) on both sides of the shaft ( 1 ) each have a groove ( 2.1, 2.2 ). 3. Wellenlager nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Nuten einen im wesentlichen V-förmigen Querschnitt aufweisen.3. Shaft bearing according to claim 1 or 2, characterized in that the grooves have a substantially V-shaped cross section. 4. Wellenlager nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Flan­ kenflächen der Nuten (2.1, 2.2) vom Nutengrund bis zu einer Höhe (H), die 60 bis 70% der Nuttiefe (T) beträgt, einen Winkel (W 1) von 55 bis 65° und oberhalb der Höhe (H) einen etwa doppelt so großen Winkel (W 2 ≈ 2 · W 1) einschließen.4. Shaft bearing according to claim 3, characterized in that the flan kenflächen the grooves ( 2.1, 2.2 ) from the bottom of the groove to a height (H) which is 60 to 70% of the groove depth (T) , an angle (W 1 ) of Include an angle of 55 to 65 ° and above the height (H) approximately twice as large (W 2 ≈ 2 · W 1 ). 5. Wellenlager nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Flan­ kenflächen der Nuten (2.1, 2.2) vom Nutengrund bis zu einer Höhe (H), die ca. 65% der Nutentiefe (T) beträgt, einen Winkel (W 1) von ca. 60° und oberhalb der Höhe (H) einen Winkel (W 2) von ca. 120° einschließen.5. Shaft bearing according to claim 4, characterized in that the flan kenflächen the grooves ( 2.1, 2.2 ) from the bottom of the groove to a height (H) , which is approximately 65% of the groove depth (T) , an angle (W 1 ) of 60 ° and form an angle (W 2 ) of approx. 120 ° above the height (H) . 6. Wellenlager nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeich­ net, daß der Gummimantel (2) eine Härte von 60 Shore A aufweist.6. Shaft bearing according to one of claims 1 to 5, characterized in that the rubber jacket ( 2 ) has a hardness of 60 Shore A.
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